摘要: 变压器是电力系统中实现电压变换、电能传输和分配的关键设备。对变压器绝缘状态进行准确评估，从而制定有效的检修或者更换策略，尽可能延长其使用寿命已成为电力部门亟待解决的难题。基于介电弛豫理论的极化去极化电流法和频域介电谱法由于可以实现... 展开 变压器是电力系统中实现电压变换、电能传输和分配的关键设备。对变压器绝缘状态进行准确评估，从而制定有效的检修或者更换策略，尽可能延长其使用寿命已成为电力部门亟待解决的难题。基于介电弛豫理论的极化去极化电流法和频域介电谱法由于可以实现无损测量以及弥补传统理化和电气参量诊断方法的不足，被国内外学者广泛应用到油浸式电力设备尤其是变压器的绝缘状态诊断领域中。但目前基于介电响应技术的变压器绝缘状态评估大多侧重于对绝缘受潮程度的分析，鲜见用于现场变压器老化状态的评估，并且在评估绝缘受潮程度时通常忽略了老化状态的影响。因此，提出一种能实现变压器油纸绝缘老化和受潮状态准确评估的介电响应新方法将具有重要的理论研究和工程实际应用价值。 本文首先通过对油纸复合绝缘模型和油浸绝缘纸板的介电响应进行测试，深入分析了变压器主绝缘系统与油浸绝缘纸板时频域介电谱之间的等效转换关系；其次，在实验室通过加速热老化和吸潮试验制备出大量不同老化和受潮状态的油浸绝缘纸板样品，在不同温度下开展时频域介电响应测试，分析老化和受潮状态对其时频域介电特性以及活化能的影响，并提取可以表征油浸绝缘纸板老化和受潮状态介电指纹特征；最后提出一套针对现场变压器主绝缘老化和受潮状态评估的方法，并采用现场案例进行验证。论文取得的主要创新性成果有： ①试验验证了XY模型理论公式在实现变压器主绝缘系统与油浸绝缘纸板频域介电谱之间等效转换的有效性，并在此基础上，基于扩展Debye模型和Fourier变换计算方法，实现了油浸绝缘纸板时频域介电谱的相互转换，有效解决了通过传统时域介电响应测试无法获取变压器主绝缘系统中油浸绝缘纸板时域介电特性的难题。 ②研究得到了老化和受潮状态综合作用对油浸绝缘纸板时频域介电特性以及活化能的影响规律。研究发现，在评估油浸绝缘纸板的老化和受潮时，如果不考虑两者的综合作用，会引起高达34%的水分评估误差或者53%的老化评估误差；双因素方差分析表明老化和受潮对油浸绝缘纸板活化能没有呈现显著影响，可利用平均活化能(0.95eV)来提高主曲线技术在消除温度对频域介电谱影响的普适性。 ③提取了表征油浸绝缘纸板老化和受潮状态的介电指纹特征。通过从极化电流曲线以及修正的 Co le–Co le模型参数中提取对油浸绝缘纸板老化和受潮状态敏感的时频域介电特征参量，考虑老化和受潮综合作用对介电响应的影响，引入理化特征参量对状态加以辅助区分，并进一步利用主成分分析方法对特征量进行再提取，形成的介电指纹特征可以对老化和受潮状态进行量化表征。 ④提出了一种基于介电指纹特征识别的变压器主绝缘老化和受潮状态评估方法。该方法考虑到目前无法区分老化和受潮状态对时频域介电特性的影响，将老化和受潮状态进行排列组合，利用提取的介电指纹特征来对各组合状态进行识别，还结合了 XY模型和时频域介电谱转换技术，可用于不同绝缘结构变压器主绝缘老化和受潮状态的评估，并且该方法的有效性在5台现场变压器主绝缘状态评估中初步得到了验证。 收起